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Diffamp
(und 3x4 Umschalter)
Funktion
Auf die Eingänge eines Oszilloskops sollen verschiedene Gruppen von Signalquellen umgeschaltet werden. Dazu ist es sinnvoll, die Massen der Signalquellen zu trennen. Auf der Diffamp-Platine befinden sich 12 einzelne Instrumentation Amplifier. Für ein Oszilloskop mit 3 Eingängen lassen sich 4 Gruppen umschalten.
Optionen und Alternativen
Die Platine enthält zwölf eigenständige Differenzverstärker, bestehend aus je einem Instrumentation Amplifier LT1167, BNC-Ein- und Ausgang und +/- Spannungsreglern. Die Platine kann zersägt und die Module einzeln genutzt werden. Zwischen den Modulen wird die Versorgungsspannung weitergereicht, sodass nur ein Versorgungsmodul bestückt werden muss. Über einen per DIP-Switch einstellbaren externen Widerstand lässt sich der Verstärkungsfaktor von 1 bis 10000 wählen.
Datum
Beginn des Projekts: März 2012
Status
Fertig zur Massenproduktion, Platinen liegen auf Vorrat in der ElektronIQ-Werkstatt.
Aufwand für Nachbau: Platine SMD-bestücken (2 Hiwi-Stunden), Gehäuse bauen (4 Hiwi-Stunden), Bestücken und Zusammenbau (6 HiWi-Stunden), Fehlersuche (2 HiWi-Stunden)
Entwickler
Jonas Matthias, matthias@iqo.uni-hannover.de
Anwender
ATLAS
Diffamp-Modul
Schaltplan
- Der Schaltplan eines Moduls im PDF-Format
Layout
Layout (Oberseite)
- Abmessungen der Leiterplatte: 26 x 55 mm
- Versorgung: ungeregelte +/- 18 V
- Der Bestückungsdruck: diffamp-modul_layout.pdf
- Die Source des Layouts im pcb-Format und die Gerberdaten zum Nachbestellen der Leiterplatte liegen auf der Download-Seite des Wiki.
Gehäuse
Ein geeignetes Gehäuse muss je nach Anwendungszweck gefunden werden. Die beiden BNC-Buchsen können auf der Unterseite der Platine montiert werden, sodass der DIP-Switch auf der Oberseite leicht zugänglich ist.
Bedienung
Über einen per DIP-Switch einstellbaren externen Widerstand lässt sich der Verstärkungsfaktor von 1 bis 10000 wählen. Für R = ∞ ist der Verstärkungsfaktor 1.
Mögliche Widerstandswerte und Verstärkungsfaktoren:
<HTML>
<tr>
<td style=“ border-bottom:thin solid #000000;”></td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Ri</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Rges</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>G</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>G in dB</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Schalter i auf off</td>
</tr>
<tr>
<td style=“ border-right:thin solid #000000;”></td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>∞</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>∞</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>0</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R2</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>22347</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>22846</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>3</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>2</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R3</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>4990</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5489</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>10</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>10</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>3</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R4</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1114</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1613</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>31</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>15</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>4</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R1</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>499</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>499</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>100</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>20</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>-</td>
</tr>
<tr>
<td style=“ border-bottom:thin solid #000000;”></td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Ri</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Rges</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>G</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>G in dB</td>
<td valign=“bottom” align=“center” style=“ font-size:10pt; border-bottom:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>Schalter i auf off</td>
</tr>
<tr>
<td style=“ border-right:thin solid #000000;”></td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>∞</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>∞</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>0</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R2</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5484</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5489</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>10</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>10</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>2</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R3</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>494</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>499</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>100</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>20</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>3</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R4</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>45</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>49</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>1000</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>30</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>4</td>
</tr>
<tr>
<td valign=“bottom” align=“left” style=“ font-size:10pt; border-right:thin solid #000000; padding: 0.1em 1em;”>R1</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>5</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>10000</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>40</td>
<td valign=“bottom” align=“right” style=“ font-size:10pt; padding: 0.1em 1em;”>-</td>
</tr>
</HTML>
Zum selber Rechnen: r-calc.xls
Bilder
Kalkulation
…für einen Differenzverstärker aus einem einzelnen Modul
| was | wieviel | E-Preis | Preis | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| Leiterplatte | 1x | 3.50 € | 3.50 € | 1/70 von 244 € |
| Gehäuse | 1x | 5.30 € | 5.30 € | Hammond PSLA |
| BNC-Buchse | 2x | 1.80 € | 3.60 € | isolierte Einbaubuchse |
| XLR-Buchse | 1x | 0.70 € | 0.70 € | |
| PS-Stecker | 1x | 0.50 € | 0.50 € | |
| LT1167 | 1x | 4,60 € | 4.60 € | Differenzverstärker |
| 78L12 | 1x | 0,20 € | 0,20 € | Spannungsregler |
| R, C, … | 10x | 0,02 € | 0.10 € | Kleinkram |
| Verschnitt | 1.00 € | |||
| Summe | 19.50 € | |||
3x4-Umschalter
Schaltplan
- Der Schaltplan im PDF-Format
Die Source des Schaltplans ist auf der Download-Seite des Wiki abgelegt.
Gehäuse
Ein minimales 19“-Gehäuse, das eine Höheneinheit hoch und 60 mm tief ist. Modell MGF44061 von Daub CNC Technik.
Zusammenbau
Nacheinander einen Funktionsgenerator an jeden Eingang anschließen und überprüfen, ob das Signal bei der richtigen Schalterstellung auf der richtigen Ausgangsbuchse anliegt und nicht verzerrt wird.
Bilder
Kalkulation
| was | wieviel | E-Preis | Preis | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| Leiterplatte | 1x | 35.00 € | 35.00 € | 1/7 von 244 € |
| Gehäuse | 1x | 27.00 € | 27.00 € | Daub MGF44061 |
| BNC-Buchse | 4x | 1.50 € | 6.00 € | isolierte Einbaubuchse |
| BNC-Buchse | 12x | 1.80 € | 21.60 € | Print, gewinkelt |
| XLR-Buchse | 1x | 0.70 € | 0.70 € | |
| PSK-Stecker | 12x | 0.10 € | 1.00 € | |
| 3×4-Umschalter | 1x | 1.80 € | 1.80 € | Lorlin |
| LT1167 | 12x | 4,60 € | 55.20 € | Differenzverstärker |
| R, C, … | 60x | 0,02 € | 1.20 € | Kleinkram |
| Verschnitt | 5.00 € | |||
| Summe | 154.50 € | |||
Meckerliste und Zukunftsideen
Was für die nächste Version zu tun ist: (
: verworfen, 
: in Arbeit, 
: im Schaltplan, aber noch nicht im Layout, 
: erledigt)
- Status-LEDs für die Spannungsversorgung
- Eine Möglichkeit für einen “echten” Differenzverstärker mit drei getrennten Referenzpotentialen. Also drei Instrumentenverstärker. Eventuell als eigenes getrenntes Projekt.
- Eventuell als Stack statt als durchgehende Platine. Oberste Leiterplatte wäre dann ein Supply.
- Gleiches Format wie die Photodioden?
- Einen Folger, um kapazitive Lasten treiben zu können. Wobei schon 5m Kabel zu Oszillationen führen. (OP27-Folger mit Widerstand in der Rückpopplung und Widerstand in der Ausgangsleitung)
- Eine Endstufe, die 50 Ohm treiben kann
- Eingänge sollten 100k Pull-down gegen Messmasse haben.
- Eine Option für einen Tiefpass zwischen Instr. und Folger.
- TVS, oder Zenerdiode, um die beiden Massepotentiale nicht zu weit auseinander driften zu lassen